彭周鋒,馮蕾磊,伊成良
(浙江省防汛技術(shù)中心,浙江 杭州 310003)
浙江省地處東南沿海,氣候溫和,雨量豐沛,多年平均降雨量1 600 mm,每年降水的70%集中在汛期。地勢自西南向東北傾斜,西南以山地為主,中部以丘陵為主,東北部是低平的沖積平原,自北向南有苕溪、京杭運河(浙江段)、錢塘江、甬江、椒江、甌江、飛云江和鰲江等八大水系,河流源短流急,上游易發(fā)山洪,下游受潮水頂托排泄不暢,受其特殊的地理位置和氣候條件影響,浙江省水旱災(zāi)害頻繁。
水庫是江河防洪體系的重要組成部分,是抗御洪澇臺旱災(zāi)害的重要工程,是保障民生的重要基礎(chǔ)設(shè)施,確保水庫安全事關(guān)重大。截至2017年底,浙江省共有?。?)型以上水庫4 300余座,總庫容448億m3,中小型水庫就達4 274座,在數(shù)量上占比99%以上。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,近10 a浙江省對2 400多座水庫進行安全鑒定,共發(fā)現(xiàn)病險水庫1 460余座,占比達60%,其中絕大部分為小型土石壩。對浙江省歷年的出險水庫分析,發(fā)生的失事水庫多數(shù)為小型水庫,壩型大多是土石壩,壩高均以低壩為主,主要問題是洪水漫溢、滲流破壞等[1]。近年來,浙江省相繼實施“千庫保安工程”“五水共治”和水利工程標(biāo)準化管理,不斷加大病險水庫除險加固力度,不斷健全和完善水庫安全管理體系,水庫安全狀況得到顯著提高。但水庫一旦失事潰壩后果難以估量,確保水庫安全是防汛抗洪的重中之重,土石壩是浙江省水庫出險失事的主體,發(fā)現(xiàn)險情隱患必須及時搶護、科學(xué)處置,全力防范漫壩和潰壩險情的發(fā)生。
土石壩型水庫的擋水建筑物受其筑壩材料的影響,在高水位長期作用下,不耐沖刷且容易滲漏,其險情要較其他材料的壩多,搶險任務(wù)大。結(jié)合浙江省水庫的實際情況,造成土石壩出險主要有以下幾方面原因。
(1)歷史原因。浙江省的水庫有約80%修建于1958 —1976年“大躍進”“文化大革命”和“農(nóng)業(yè)學(xué)大寨”期間,大量的中小型水庫主要由農(nóng)民群眾投工投勞修建,受當(dāng)時資金、物資和技術(shù)等條件限制,許多大壩都是邊勘測、邊設(shè)計、邊施工的“三邊”工程,質(zhì)量標(biāo)準不高,留下許多隱患[2]。
(2)壩型原因。土石壩整體性差、抗沖刷能力低、抗剪強度低、透水性大,特別是早期興建的不少水庫大壩原本就存在一定的安全隱患,在汛期持續(xù)高水位運行時容易發(fā)生滲透破壞[3]。
(3)除險加固不及時或未加固到位。一方面是原來經(jīng)鑒定的二類、三類壩,未及時進行加固整治;二是加固過程中,壩基的強透水層未處理到位,導(dǎo)致滲水、管涌,或者是施工過程中,土料(特別是接縫處)碾壓不到位,造成壩體產(chǎn)生不均勻沉降,導(dǎo)致裂縫、漏洞和塌坑等發(fā)生。
(4)其他原因。如受極端氣候條件影響,水庫長時間高水位或反復(fù)遭受超標(biāo)準洪水,運行工況與設(shè)計不符,大壩病險增多;或因管理操作不當(dāng)、設(shè)施老化陳舊、調(diào)度不及時等,造成水庫超蓄洪水出險;或因大壩存在蟻穴、獸洞隱患等。
搶險是為防止險情擴大避免水庫工程失事而進行的緊急搶護工作,土石壩搶險必須將保障人民的生命安全作為首要目標(biāo),局部利益服從全局利益[3]。搶護的原則:①正確識別險情,了解設(shè)計、施工、管理、運用等各類情況,結(jié)合出現(xiàn)的險情,進行綜合分析,準確判斷險情的成因,結(jié)合現(xiàn)場實際,擬定正確的搶護方案;②搶護及時,發(fā)現(xiàn)險情后要抓緊時機,搶早搶小,防止搶險擴大;③物料準備充分, 搶險所需的物料種類多、數(shù)量大,直接影響搶險工作的進展和成敗,必須足額備好物料,及時保證供應(yīng);④組織領(lǐng)導(dǎo)得力,要加強領(lǐng)導(dǎo)、統(tǒng)一指揮,組織好搶險隊伍,險情搶護后,還要組織專人監(jiān)護觀察,隨時準備彌補搶險中的不足。
對浙江省土石壩出險原因分析,可分為洪水險情、滲流破壞險情、結(jié)構(gòu)破壞險情、溢洪道險情和輸水建筑物險情。洪水險情主要指壩頂高程達不到設(shè)計洪水防御標(biāo)準,或者是遭遇超標(biāo)準洪水而導(dǎo)致的漫溢的險情;滲流破壞險情主要是指壩體或者基礎(chǔ)的土體發(fā)生滲流破壞而出現(xiàn)的險情,主要包括滲水、漏洞、管涌和流土等情況;結(jié)構(gòu)破壞險情主要是壩體發(fā)生異常變形而產(chǎn)生的險情,主要包括裂縫、塌坑、滑坡、沖刷等情況;溢洪道類險情主要是邊坡及導(dǎo)墻不穩(wěn)、兩岸山體滑坡、堰體失穩(wěn)等;輸水建筑物險情是指壩內(nèi)涵管出險和金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生險情[4]。根據(jù)土石壩險情的性質(zhì)、嚴重程度、可控性和造成的影響,可將險情分為重大、較大和一般險情3類[1]。結(jié)合浙江省實際,主要討論洪水險情、滲流破壞險情、結(jié)構(gòu)破壞險情等3類土石壩常規(guī)險情搶護,等級劃分見表1。
表1 土石壩常規(guī)險情等級劃分表[1]
重大險情主對土石壩安全穩(wěn)定性威脅大,均有可能造成潰壩風(fēng)險,一旦失事后果十分嚴重,應(yīng)立即上報并采取措施,同時盡快轉(zhuǎn)移影響范圍內(nèi)的群眾。較大險情和一般險情雖不至于嚴重危害大壩的安全,但也有可能發(fā)展為重大險情,應(yīng)及時報告并繼續(xù)觀察其發(fā)展,請有經(jīng)驗的專家到現(xiàn)場分析研判,采取相應(yīng)的措施消除險情隱患[2]。
險情的發(fā)展往往是一個從無到有、從小到大、逐步發(fā)展的過程,險情搶護要遵循“搶早、搶小”的原則,爭取主動,把險情消滅在萌芽狀態(tài)或發(fā)展階段。同時,在制定搶險方案時,必須對險情的發(fā)生、發(fā)展有一個準確的預(yù)估,根據(jù)當(dāng)時當(dāng)?shù)氐娜肆?、物料和技術(shù)等水平,因地制宜,制定科學(xué)、恰當(dāng)?shù)膿屪o方案,并果斷予以實施,才能保證搶險成功。根據(jù)浙江省土石壩工程的實際,土石壩常規(guī)險情的搶護方案見表2。
表2 土石壩常規(guī)險情搶護方案表
(1)堅持“以人為本”是前提。土石壩險情搶護必須嚴格貫徹“安全第一”的思想,堅持以人為本、生命至上的理念。在制定搶險方案時,要充分考慮搶險大壩后續(xù)安全運行的影響和方案的安全性,搶險操作過程中要充分考慮搶險人自身的安全。嚴重險情時還要考慮潰壩影響,及時轉(zhuǎn)移受影響區(qū)的人員。險情搶住后,要做好安全巡查和評估,防止險情變化造成更嚴重的后果。
(2)降低庫水位是首要措施。水庫在接近校核洪水位或持續(xù)高水位的情況下,大壩的滲透壓力、滲透比降、水壓力增加,將會加劇漏洞、管涌和流土等滲流的危險狀況,并且在高水位作用下的滑動力增加,大壩更容易出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)、發(fā)生滑動等險情。所以,當(dāng)土石壩出現(xiàn)險情時,第一步就是要迅速降低庫水位,減輕險情壓力和搶修難度[4]。
(3)綜合研判是成功的關(guān)鍵。在土石壩防汛搶險中,對險情處理所采取的措施,要充分考慮后續(xù)水雨情的變化,結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況,區(qū)分險情的輕重緩急,進行綜合分析、科學(xué)研判、合理搶護。以免出現(xiàn)對輕微險情投入了大量的人力、物力,待到發(fā)生較大或嚴重險情時,發(fā)生人因馬乏、料物短缺等情況發(fā)生;或者因小失大,釀成其他嚴重后果。
(4)加強日常管理是重點工作。嚴格按照水庫度汛安全的“三個責(zé)任人、三個重要環(huán)節(jié)”的要求,全面落實各項保障措施。強化土石壩日常觀測和巡視檢查,判定各種運行情況下的安全程度,及時發(fā)現(xiàn)隱患、及時采取措施;定期或不定期對大壩、輸泄水建筑物進行養(yǎng)護,延長使用壽命;對病險水庫,及時開展除險加固,徹底消除安全隱患;嚴格執(zhí)行經(jīng)批準的控運計劃,嚴肅調(diào)度紀律,合理蓄泄、科學(xué)調(diào)度,特別是病險水庫除險加固前必須采取限制蓄水等應(yīng)急度汛措施。